城市噪声的自动监测

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2018-11-15
简介
本文阐述了城市噪声的自动监测,文中介绍了城市环境噪声数据的性质、噪声自动监测系统的物理构成、噪声监测子站的布设、噪声自动监测有效时间的确定以及如何能从已得到的噪声数据中获得更多的信息的几方面内容,综述了国内外噪声自动监测相关研究的最新成果,并提出了对进一步研究发展方向的展望。详细内容,请阅读全文!

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《安全检测技术》课程论文1城市噪声的自动监测孙皓(安徽建筑大学土木工程学院11安全工程2班学号:11201040222)摘要:随着城市发展的加快和公众环保意识的提高,噪声污染问题日益突出,对环境监督管理与噪声监测技术提出了更高的要求。环境噪声自动监测是整个环境监测体系的重要内容,也是当前环境噪声监测的发展趋势和目标。文章从城市环境噪声数据的性质、噪声自动监测系统的物理构成、噪声监测子站的布设、噪声自动监测有效时间的确定以及如何能从已得到的噪声数据中获得更多的信息这几个方面综述了目前国内外噪声自动监测相关研究的最新成果。并对其进一步的研究发展方向进行了展望。关键词:环境噪声;自动监测;建设;运行维护;监测方法AUTOMATICMonITORINGOFCITYNOISEHaoSun(AnHuiJianZhuUniversity,InstituteofCivilEngineering,11thSafetyEngineeringClass2,StudentNumber:11201040222)Abstract:Noisepollutionhavebecomeincreasinglyseriousinrecentyearsaccompaniedbytherapidurbandevelopment,Inthemeantimes,citydwellershasgrowingdemandforquietenvironment,thereforeitbringupmorechanlleges.Forregulatorsinnoisemanagementintermsofsupervisionandtechnologies.Incontrastwithmanualmonitoring,Automaticmonitoringisnotonlyanimportantmeansbutalsorepresentstheprospecttrendandultimatelybestpracticeinenvironmentalnoisemonitoring.KeyWords:environmentalnoise;establishment;Operationandmaintenance;Methodsofmonitoring2013.11.30《安全检测技术》课程论文20.前言随着我国城市化进程的加快,城市噪声污染日益严重。目前,我国大部分城市还是采用传统人工监测的方法进行环境噪声监测。但传统人工监测本身有一些难以克服的缺点,这包括:为使人的工作量减轻,采用短时间测量来说明较长一段时间内环境噪声情况,即试图通过抽取子样来对总体特征进行推断,但因缺乏严密的进一步理论分析而导致误差较大。人工监测时,会由于人对监测工作的过多参与而导致监测数据的质控工作可能会受到一些本可以避免因素的干扰。近来颁布的标准GB3096—2008中提出夜间突发噪声最大值超过环境噪声限值的幅度不得高于15dB(A),而人工监测在这方面的缺陷显而易见。人工监测得到的数据是散乱的,使用它们时需要进行额外的人工整理和分析。而上述这些问题,都可以通过实行自动监测得到圆满的解决。通过以上分析可以看出,环境噪声自动监测是环境噪声监测的必然趋势。国家也在其颁布的声环境质量标准(GB3096—2008)中明确提出了“全国重点环保城市以及其他有条件的城市和地区宜设置环境噪声自动监测系统,进行不同声环境功能区监测点的连续自动监测”这一要求。噪声自动监测和传统手工监测的显著区别之一就是噪声自动监测是一个系统。这个系统包括噪声数据的自动采集、自动传输和自动处理。如今,世界上的发达国家和一些发展中国家已广泛使用了噪声自动监测系统。我国也有十多个城市作为试点而开始使用噪声自动监测系统。目前国外开发出的自动监测系统已初步成熟,而国内正处在引进、吸收、国产化国外先进系统阶段。2007年总站承担了国家课题“噪声自动监测系统与应用研究”,正式启动了我国噪声自动监测的相关研究。1.噪声分析指标1.1按产生的原因分类原因有两类,外部原因和内部原因,这种分类下每种原因多由若干类型的噪声组成,如外部噪声即指系统外部干扰以电磁波或经电源串进系统内部而引起的噪声。如电气设备,天体放电现象等引起的噪声,而这种噪声可能就是高斯噪声、脉冲噪声等多个噪声合成累计的。内部噪声有四个源头:a)由光和电的基本性质所引起的噪声。如电流的产生是由电子或空穴粒子的集合,定向运动所形成。因这些粒子运动的随机性而形成的散粒噪声;导体中自由电子的无规则热运动所形成的热噪声;根据光的粒子性,图像是由光量子所传输,而光量子密度随时间和空间变化所形成的光量子噪声等。b)电器的机械运动产生的噪声。如各种接头因抖动引起电流变化所产生的噪声;磁头、磁带等抖动或一起的抖动等。c)器材材料本身引起的噪声。如正片和负片的表面颗粒性和磁带磁盘表面缺陷所产生的噪声。随着材料科学的发展,这些噪声有望不断减少,但在目前来讲,还是不可避免的。d)系统内部设备电路所引起的噪声。如电源引入的交流噪声;偏转系统和箝位电路所引起的噪声等。这种分类方法有助于理解噪声产生的源头,有助于对噪声位置定位,对于降噪算法只能起到原理上的帮助。1.2从噪声频谱上区分从噪声的频谱上观察,可分为低频中的1/f噪声,这个噪声在各个系统中都存在的;中间均匀分布的平坦区域为白噪声,即这个区域各频率下的噪声赋值差不多,或说各频率的权值差不多;在频谱的高频部分,有时因滤波白噪声的幅值迅速下降;此外还可能有50HZ的工频干扰;外界其他扰动的周期干扰等等,这相当于从另外一个视角看系统,与上面的《安全检测技术》课程论文3第一条组成了横看成岭侧成峰,有助于了解噪声的产生但对去噪没有直接帮助。1.3噪声与信号的关系上面两点是找到噪声了,这一条是说明噪声是如何干扰信号的,如果信号与噪声完全独立是不存在干扰一说的。据两者的关系将噪声分为加性噪声与乘性噪声。1)加性噪声:加性嗓声和图像信号强度是不相关的,如运算放大器,又如图像在传输过程中引进的“信道噪声”电视摄像机扫描图像的噪声的,这类带有噪声的图像g可看成为理想无噪声图像f与噪声n之和;2)乘性噪声:乘性嗓声和图像信号是相关的,往往随图像信号的变化而变化,如飞点扫描图像中的嗓声、电视扫描光栅、胶片颗粒造成等,由于载送每一个象素信息的载体的变化而产生的噪声受信息本身调制。在某些情况下,如信号变化很小,噪声也不大。为了分析处理方便,常常将乘性噪声近似认为是加性噪声,而且总是假定信号和噪声是互相统计独立。2.噪声自动监测技术的发展上世纪90年代末,随着计算机网络技术的发展,人们开始尝试将手持式声级计测量的数据存放到计算机中,同时利用网络技术将数据自动传输到中心机房,这样就形成了“噪声自动监测系统”的雏形。近几年,随着计算机硬件技术的飞速发展,世界上一些声学仪器厂生产出将声级计与担任数据采集任务的计算机相结合的一体化产品。这些产品具有24小时全天候连续监测、无人值守、实时传输等特点,通过PSTN、GPRS、CDMA等通讯手段将数据传输,同时,利用各自开发的软件自动将噪声数据存储到数据库中,并从多种角度对这些数据进行计算、分析、统计和显示。目前,噪声自动监测系统已向小型化、智能化、即装即用的方向发展。监控、通信、数据分析处理、制图、报告形成、信息发布、GIS联结,根据获取的噪声数据,生成噪声地图,支持数据库,能探测噪声事件、MP3记录噪声事件,整合气象数据到软件中,并根据需要随时对气象数据进行数据分析处理、制图、形成报告,能故障报警,大都具有良好的兼容性和扩展性。通过技术参数对比,总体来说欧洲产品因技术性能和集成化程度高,处于世界领先水平,并在世界范围内引导着行业的发展。国外发达国家在城市噪声战略研究管理和噪声控制预测方面已有20多年的历史,噪声自动监测系统也早于我国广泛应用。新加坡投入200万新元建设了一个由18个测点组成的城市环境噪声自动监测网;雅典在雅典奥运会前建设了一个由8个子站组成的道路噪声监测系统;法国巴黎建设了一个由250个子站组成的城市噪声监测系统。许多发达国家及地区利用自动监测系统产生的海量数据,及时掌握和表征城市的声环境质量状况,如西班牙首都马德里市于1994年作为全世界首个利用噪声自动监测系统数据和噪声分析评价软件,成功绘制出了马德里市的噪声分布图,对全世界噪声污染监控和治理规划,起到积极的启示意义。噪声自动监测在我国起步较晚,2003年国家环保总局下发的《环境监测技术路线》指出:运用具有自动采集功能的环境噪声自动监测仪器等设备按分期定点连续监测法进行功能区噪声监测;在全国建成功能完善的城市环境噪声监测网络和重点交通源的自动监测网路系统。直到2008年10月颁布的GB3096-2008《声环境质量标准》中明确提出,全国重点环保城市以及其他有条件的城市和地区宜设置环境噪声自动监测系统,进行不同声环境功能区监测点的连续自动监测。香港、澳门及台湾等地先于内地开展城市噪声自动监测,并已建设形成城市噪声自动监测系统监控网络;近年来,北京、上海、南京、天津、广州、苏州、南昌等一大批主要大中城市,也都有效开展了城市噪声自动监测系统的建设。《安全检测技术》课程论文43.国内研究概况目前我国还没有制定一套完整的噪声自动监测技术规范体系,在噪声自动监测的软硬件方面都还尚处于研究阶段。噪声自动监测系统是由几个部分有机组合在一起来自动完成噪声数据的全过程处理。这个系统可从逻辑和物理两方面来划分:从逻辑上可划分为功能区环境噪声、道路交通噪声、轨道交通和机场飞机噪声自动监测系统以及噪声数据库等五个部分组成;物理上有多种划分方法,总的来说可以划分为数据采集功能块、数据传输功能块和数据处理功能块。纵览我国目前关于噪声自动监测的研究成果后发现,大家的研究点一般集中在以下这几个方面:城市环境噪声数据的性质;噪声自动监测系统的物理构成;噪声监测子站的布设;噪声自动监测有效时间的确定;如何能从已得到的噪声数据中获得更多的信息。国外尤其是发达国家目前对噪声自动监测的研究方向主要集中在两方面:一是如何在不专门建立噪声自动监测子站的情况下进行噪声自动监测;二是如何能从已得到的噪声数据中获得更多的信息。下面将针对以上内容进行展开。3.1城市环境噪声数据的性质对城市环境噪声性质的研究是一项基础性的研究,它对我们弄清城市里噪声污染的特点以及噪声自动监测点的选取都有很大的帮助。关于城市环境噪声数据的性质,目前的研究方向有:噪声变化度和与天气的相关性。噪声变化度,这是指在一段时间内某一地点或区域噪声级上下变化的程度。这个变化程度可以分为短期变化度(比如昼夜变化度)和长期变化度(比如季度变化度)。周晓聪等人指出各类噪声功能区的昼夜噪声变化稳定性从高到低依次为4类区、1类区、2类区、3类区,其中2类区和4类区噪声昼夜变化具有较好的规律性,而3类区没有规律性。所谓与天气的相关性,即被测量噪声数据的准确性、代表性与测量期间的天气情况紧密相关。另外,声源到传声器如果是顺风,则接收点处的噪声值,因此可能达到最大值,反之亦然。所以从长期来看,沿声传遍路线上气象条件的变化会导致噪声源和接收点之间的噪声衰减是不稳定的,从而可能影响所得数据的准确性。3.2噪声自动监测系统的物理构成目前在发达国家已有成熟的噪声自动监测系统,并已广泛投入使用。但由于我国噪声标准与外国的差异以及经济条件的限制,不能照搬国外产品,而是需要在国外产品的基础上研制开发出自己的产品。这就需要首先确定符合我国噪声自动监测系统自身特点的物理构成。3.3噪声监测子站的布设噪声自动监测点的主要任务一是能反映各类声环境功能区的声学状况,二是通过监控交通、机场等噪声源来反映城市主要噪声源特征。在布点时总的原则有以下一些:A、考虑测点位置的空间代表性、分散性和抗干扰性,尽量分散测点,即要考虑测点的功能区的区域代表性,又要考虑功能区内部声环境特征的代表性,并使测点尽可能布设在人口稠密区。B、测点位置的确定要和城建、交通、市政等部门共同研究决定,在宏观规划上有机结合。C、户外传声器距离任一反射面的距离大于3.5m,周围不应有明显固定噪声源,没有强电磁场的干扰,室外装置应考虑避雷问题。D、尽可能利用现有水气自动监测点资源,监测结果兼容现有环境自动监测系统。3.4噪声自动监测有效时间的确定在进行噪声自动监测时,我们不可能也没有必要测量全时段的数据来反映环境噪声状《安全检测技术》课程论文5况。其原因是,第一,由于上述所说的风速、雨雪等天气因素能使所得噪声数据失真,所以在风速大于5m/s时或有雨雪时测量数据无效;第二,我们可以用部分时间段的数据应用统计原理来推断全时段的数据,即可以部分时间段的数据来反映全时间段的声环境状况。4.城市环境噪声自动监测可选择监测项目和监测点位的确定城市环境噪声自动监测系统的监测项目按其性质和特点可分长期监测和短期监测两类。长期监测项目为不同标准适用区域代表点或不同功能区代表测点的定点监测,其目的是为了长期监测了解该区域或全市环境噪声的污染状况和变化;短期监测项目为工厂边界,建筑施工场界等特殊需要的临时监测项目,其目的是为了短期了解该特定点的噪声污染程度和超标情况。属交通行为的道路噪声、铁路噪声、船舶航运噪声、机场飞机噪声等监测项目可按需要分别选择长期和短期监测项目。各监测项目的具体测点位及点位数应根据点位优化研究工作的结论和有关噪声监测规范来确定。城市环境噪声自动监测点位的优化布设,必须符合获取的数据信息具有代表性、完整性和监测点位设置的可行性原则。目前,国内外环境监测点位网络的优化设计方法归纳起来有统计法、模拟法和综合法三种。统计法是根据在任何一个范围内,所测得的环境质量数据在时间上和空间上都是有相关的这一原理,它要求有足够的历史实测环境监测数据资料,该方法较为省力、简便;模拟法是依据噪声源的排放特征及环境条件(如周边建筑物情况)来预测噪声的强度分布,然后根据得出的噪声强度和范围大小来合理布设监测网点,它需要有足够的有关固定声源、流动声源排放强度和环境条件等方面的数据资料;综合法是综合了上述两种方法,取其方法之长、相互补充,既考虑现有监测数据的变化规律,又考虑声源的排放状况和环境条件,因此,它是一种较为被广泛采用的方法。无论采用何种优化方法,其目的都是为了使所测得的环境噪声监测数据在空间上有最好的代表性。当然设计出的监测点点位数应该是最少的。另外,在设计确定监测点点位数的同时,还要考虑区域的人口总数和人口分布、噪声污染的程度和面积、功能区属性等要素。5.几点建议(1)城市环境噪声自动监测系统可对城市内不同类型监测项目的多个监测点同步进行连续24小时监测,与手工噪声监测相比,可节省人力,测得的噪声污染信息量大、代表性强,便于对城市环境噪声污染的实时了解和管理。(2)城市环境噪声自动监测系统由若干监测点和一个接收中心站通过数据传输网线连接而成。户外单元、市话网线有线数据传输、用于自动校准控制和数据处理的计算机是最基本的配置。(3)城市环境噪声自动监测的监测项目和监测点位,可通过监测点位优化研究工作的结论和有关噪声监测规范设定。综合法是城市环境噪声监测点位优化研究较合适的方法。6.结束语为保证环境空气自动监测系统所获取的大量基础数据具有连续性、完整性和可靠性,加强质量保证和质量控制,以确保为政府的管理和决策部门提供及时、准确、全面的空气质量信息,为制定空气污染控制计划和措施提供科学依据。加强城市环境噪声自动监测系《安全检测技术》课程论文6统监测项目及点位的布设和系统的结构等技术。andforquietenvir7.参考文献:[1]陈丽华、吴对林、李美敏。东莞市环境噪声自动监测研究[J]。[2]李文君、张金艳、张朋等。道路交通噪声自动监测应用探讨[J]。ontrastwi[3]GB/T3222-1994。声学城市环境噪声监测方法[S]。北京:中国标准出版杜,1994。[4]郑长聚。环境工程手册(环境噪声控制卷)[M]。北京:高等教育出版杜,2000。[5]吴鹏鸣。环境监测原理与应用[M]。北京:化学工业出版杜。1991。[6]国家环境保护局。环境监测[M]。北京:中国环境科学出版杜。1997。
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